DE2231219C3

DE2231219C3 - Surge conductor

Info

Publication number: DE2231219C3
Application number: DE19722231219
Authority: DE
Inventors: Achim Biswanger; Eberhard Dipl.-Ing. Schulz (Verstorben); Kurt Schulze
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-06-26
Filing date: 1972-06-26
Publication date: 1978-10-19
Also published as: DE2231219B2; DE2231219A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter mit einem geschlossenen trommelförmigeti Gehäuse als Außenelektrode und einer konzentrisch von ihr umgebenen, mit ihr eine Funkenstrecke bildenden Innenelektrode.The invention relates to a surge arrester with a closed drum shape Housing as the outer electrode and a concentrically surrounded by it, with it a spark gap forming inner electrode.

Eine derartige Anordnung ist bekannt (DE-AS 16 354).Such an arrangement is known (DE-AS 16 354).

Zum Schutz von elektrischen Geräten, z. B. fernmeldetechnischen Einrichtungen, gegen sehr große Überspannungen und Ströme müssen an die Überspannungsableiter bezüglich ihrer Belastungsfähigkeit besondere Forderungen gestellt werden. Wird die Belastungsgrenze der Überspannungsableiter überschritten, erfolgt ihre mechanische oder thermische Zerstörung. Auch bei Plat'enfunkenstrecken, die eine hohe Belastungsgrenze aufweisen, entwickelt sich in gasdicht geschlossenen Ausführungen bei großen Lichtbogenströmen ein Überdruck durch das verdampfende Elektrodenmaterial, das zur explosionsartigen Zerstörung führen kann. Bei offenen Funkenstrecken wird durch den Knall das weichwerdende Elektrodenmaterial verspritzt, so daß die Ansprechspannung eines solchen Ableiters bereits nach einmaligem Überschlag erheblich höher liegen kann.To protect electrical devices, e.g. B. telecommunications equipment against very large surges and currents have to be transmitted to the surge arrester with regard to their load capacity Claims are made. If the load limit of the surge arrester is exceeded, takes place their mechanical or thermal destruction. Even with plate spark gaps, which have a high load limit have, develops in gas-tight, closed designs with large arcing currents Overpressure due to the evaporating electrode material, which can lead to explosive destruction. In the case of open spark gaps, the bang makes that softening electrode material is sprayed, so that the response voltage of such an arrester is already can be considerably higher after a single rollover.

Aus der genannten deutschen Auslegeschrift 16 354 ist es bereits _t bekannt, die bei einem Spannungsüberschlag im Überspannungsableiter entstehende Wärme zur Betätigung einer außerhalb des Überspannungsabieiters angeordneten Umschaltvorrichtung auszunutzen, indem ein die Umschaltung bewirkender Betätigungsstift in gut wärmeleitender Verbindung mit einer der Elektroden des Gasentladungsgefäßes steht. Die Umschalteinrichtung hat die Aufgabe zunächst den Überspannungsableiter vom Stromkreis zu trennen und danach den Ableiter kurzzuschließen. Ein derartig ausgebildeter Überspannungsableiter ist im Überschlagfall bei relativ kleinenFrom the aforementioned German Auslegeschrift 16 354 it is already _t known to utilize the produced during a voltage flashover in the surge arrester heat for operating a arranged outside of the surge arrester switching device by a switching effecting Direction actuating pin in good heat conducting connection with one of the electrodes is of the gas discharge vessel. The task of the switching device is to first disconnect the surge arrester from the circuit and then short-circuit the arrester. A surge arrester designed in this way is relatively small in the event of a flashover

ίο Belastungen vor einer unmittelbaren Zerstörung geschützt Bei größeren Belastungen würde infolge der Trägheit der Anordnung mit Sicherheit die Zerstörung eintreten. Unter Umständen besteht zwar die Möglichkeit durch Wiedereinlöten des Betätigungsstiftes für den Umschalter den Überspannungsableiter wieder einsatzfähig zu machen. Ein Auswechseln des Überspannungsabieiters gegen einen betriebsbereiten ist dabei nicht zu vermeiden.ίο Loads protected from immediate destruction In the case of greater loads, the inertia of the arrangement would certainly result in destruction enter. Under certain circumstances there is the possibility of re-soldering the actuating pin for the Changeover switch to make the surge arrester operational again. Replacing the surge arrester against one that is ready for operation cannot be avoided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter anzugeben, der auch bei sehr großen Belastungen ohne Gefahr der Zerstörung eingesetzt und nach erfolgtem Überschlag kurzfristig wieder in den betriebsbereiten Zustand versetzt werden kann.The invention is based on the object of specifying a surge arrester that can also be used with very large loads used without the risk of destruction and after a rollover has taken place for a short time can be restored to the operational state.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die au* einem Metallzyiinder mit zwei zueinander parallelen Endflächen bestehende Außenelektrode über in ihr befestigte Isolierbuchsen auf einer die Innenelektrode tragenden Achse verschiebbar angeordnet und über eine der Isolierbuchsen mit auf einem äußeren Teil der Achse angeordneten Gleitstück einer die Elektroden bei Verschiebung arretierenden Spannvorrichtung mechanisch verbunden ist.This object is achieved according to the invention in that the au * one metal cylinder with two mutually parallel end surfaces existing outer electrode via insulating bushes fastened in it on a the axis carrying the inner electrode is arranged displaceably and with one of the insulating bushes an outer part of the axis of a sliding piece that locks the electrodes when they are displaced Clamping device is mechanically connected.

Der Vorteil eines derart ausgebildeten Überspannungsableiters besteht darin, daß der hier bei hohen Stoßströmen auftretende Druckanstieg die Elektroden auseinandertreibt und die abhebende trommeiförmige Gegenelektrode als Außeneleklrode mit der Rückseite der feststehenden Elektrode als Innenelektrode einen Kurzschluß verursacht, der mittels der mechanischen Verspannvorrichtung beibehalten wird. Der Lichtbogen wird dadurch gelöscht und der Explosionseffekt vermieden. Bei der Verwendung des Überspannungsabieiters in geschirmten Anlagen wird der Eingang auch hochfrequenzmäßig kurzgeschlossen. Nach Aufhebung der mechanischen Verspannung kann der Überspannungsableiter durch erneutes Spannen der Drehfeder wieder in den betriebsbereiten Zustand versetzt werden. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.The advantage of a surge arrester designed in this way is that the here at high Surge currents occurring pressure increase drives the electrodes apart and the lifting drum-shaped One counter electrode as the outer electrode with the back of the fixed electrode as the inner electrode Caused short circuit, which is maintained by means of the mechanical tensioning device. The arc is thereby erased and the explosion effect is avoided. When using the surge arrester In shielded systems, the input is also short-circuited in terms of high frequency. After repeal The surge arrester can relieve the mechanical tension by tensioning the torsion spring again can be restored to the operational state. Further details of the invention are based on of the embodiment shown in the figure is described in more detail.

Auf einer feststehenden Achse 1 sitzt starr und leitend mit ihr verbunden die scheibenförmig ausgebildete Innenelektrode 2. Die Außenelektrode 3 als Gegenelektrode bildet das sie umschließende trommeiförmige Gehäuse, das dreh- und verschiebbar auf der Achse 1 gelagert und durch fest in der Außenelektrode 3 angeordnete Isolierbuchsen 4 und 5 gegen die Achse 1 elektrisch isoliert ist. Das Gehäuse besteht aus zwei parallel zueinander an den Enden eines Metallzylinders 3cangeordneten, als Gegenelektrode dienenden Platten mit den Endflächen 3a und 3b, die durch Schrauben 17 miteinander fest verbunden sind. Im Innern des Gehäuses der Außenelektrode 3 ist zwischen der Innenelektföde 2 und dem Metallzylinder 3c ein isolierzylinder 7 eingeschoben. Im normalen Betriebs* zustand des Ableiters drückt das Gehäuse der Außenelektrode 3 einen Glimmerring 6 mit der KraftThe disc-shaped inner electrode 2 sits rigidly and conductively connected to it on a stationary axle 1 and 5 is electrically isolated from the axis 1. The housing consists of two plates, which are arranged parallel to one another at the ends of a metal cylinder 3c and serve as a counter electrode, with the end surfaces 3a and 3b, which are firmly connected to one another by screws 17. In the interior of the housing of the outer electrode 3, an insulating cylinder 7 is inserted between the inner electrode 2 and the metal cylinder 3c. In the normal operating state of the arrester, the housing of the outer electrode 3 presses a mica ring 6 with the force

einer vorgespannten Schraubenfeder 9 gegen die ringförmige Fläche b der Innenelektrode 2 und stellt so einen Luftspalt definierter Länge a zwischen den Elektroden her. Die Endfläche 3b der Außenelektrode 3 ist über ein Kabel mit Erde verbunden. Bei Anwendung des Überspannungsabieiters in geschirmten Anlagen ist die Endfläche 3b in der Mitte einer aus elektrisch leitendem Material bestehenden kreisförmigen Membrane 8a angeordnet, deren äußerer Rand in eine Abschirmung Sb eingefügt ista pretensioned helical spring 9 against the annular surface b of the inner electrode 2 and thus creates an air gap of a defined length a between the electrodes. The end face 3b of the outer electrode 3 is connected to the earth via a cable. When the surge arrester is used in shielded systems, the end face 3b is arranged in the center of a circular membrane 8a made of electrically conductive material, the outer edge of which is inserted into a shield Sb

Auf der Achse 1 ist außerhalb des trommeiförmigen Gehäuses der Außenelektrode 3 eine mechanische Verspannvorrichtung angeordnet. Sie besteht im wesentlichen aus der formschlüssig mit der Isolierbuchse 4 verbundenen Gewindebuchse 10, die durch einen in einer Nut der Buchse gleitenden Stift 11 gegen Drehen gesichert ist, aus einer mit ihr verschraubten RingmutterOn the axis 1 outside the drum-shaped housing of the outer electrode 3 is a mechanical one Bracing device arranged. It essentially consists of the form-fitting with the insulating bush 4 connected threaded bushing 10, which is prevented from rotating by a pin 11 sliding in a groove of the bushing is secured from a ring nut screwed to it

12, aus einem fest auf der Achse angeordneten ringförmigen Trägerstück 14 und aus einer Drehfeder12, from an annular support piece 14 fixedly arranged on the axis and from a torsion spring

13, deren Drahtenden im Trägerstück 14 und der Ringmutter 12 verankert sind. Im dargestellten Betriebszustand des Ableiters ist die Ringmutter 12 gegen die Kraft der Drehfeder 13 vorgespannt. Der am Trägerstück 14 angeordnete Anschlagstift 15, gegen den sich der fest in der Ringmutter 12 befindliche Stift 16 abstützt, verhindert das Zurückdrehen der Ringmutter 12.13, the wire ends of which are anchored in the support piece 14 and the ring nut 12. In the operating state shown of the arrester, the ring nut 12 is pretensioned against the force of the torsion spring 13. The on The stop pin 15 arranged on the support piece 14, against which the pin 16, which is fixed in the ring nut 12, rests prevents the ring nut 12 from turning back.

Tritt am Ableiter die Ansprechspannung auf, dann entsteht in dem durch den Luftspalt a zwischen den Elektroden gebildeten Raum ein Lichtbogen. Dabei enieugt verdampfendes Metall einen Gasdruck, der die Trommel der Außenelektrode 3 bis zur Anlage an der rückseitigen Fläche c der Innenelektrode 2 verschiebt und so einen Kurzschluß zwischen der Innenelektrode 2 und der Endfläche 3b der Außenelektrode 3 herstellt.If the response voltage occurs on the arrester, an arc is created in the space formed by the air gap a between the electrodes. In the process, vaporizing metal creates a gas pressure which moves the drum of the outer electrode 3 until it rests on the rear surface c of the inner electrode 2 and thus creates a short circuit between the inner electrode 2 and the end surface 3b of the outer electrode 3.

Die mechanische Verspannvorrichtung hat die Aufgabe, einen Rückprall der Trommel der Außenelektrode 3 zu verhindern und den Kurzschluß an der rückseitigen Fläche caufrechtzuerhalten.The mechanical tensioning device has the task of rebounding the drum of the outer electrode 3 prevent and maintain the short circuit on the rear surface.

Die Verspannung der Elektroden geschieht dabei inThe electrodes are tensioned in

ίο folgender Weise. Beim Verschieben der Außenelektrode 3 aus ihrer Ruhelage heraus wird die Gewindebuchse 10 von der Isolierbuchse 4 mitgenommen. Dabei gleiten die Stifte 15 und 16 aneinander in axialer Richtung. Kurz bevor die Außenelektrode 3 die rückseitige Fläche cder Innenelektrode 2 berührt, wird diese Sperre unwirksam, und der Stift 16 in der Ringmutter ist frei. Die unter der Spannung der Drehfeder 13 stehende Ringmutter 12 kann sich jetzt auf der Gewindebuchse 10 in Richtung auf das Trägerstück 14 durch eine Schraubbewegung verschieben, bis ihre Ringfläche . zur Anlage kommt und der Kurzschluß zwischen der Inne neiektrode 2 und der Endfläche 3b hergestellt ist.ίο the following way. When the outer electrode 3 is moved out of its rest position, the threaded bushing 10 is carried along by the insulating bushing 4. The pins 15 and 16 slide against one another in the axial direction. Shortly before the outer electrode 3 touches the rear surface c of the inner electrode 2, this lock becomes ineffective and the pin 16 in the ring nut is free. The ring nut 12, which is under the tension of the torsion spring 13, can now move on the threaded bushing 10 in the direction of the carrier piece 14 by a screwing movement until its ring surface. comes to rest and the short circuit between the inner electrode 2 and the end face 3b is established.

Der so hergestellte Kraftschluß zwischen den Flächen e und c bleibt infolge der Selbsthemmung der Gewinde von Ringmutter und Gewindebuchse und der Spannung der Drehfeder 13[ die sich als Drehmoment auf die Ringmutter 12 überträgt, auch bei Erschütterungen beibehalten. Das Umschalten des Überspannungsabieiters aus der Kurzschlußstellung in die normale Betriebsstellung geschieht durch Lösen und Zurückschrauben der Ringmutter in ihre Ausgangsstellung.The frictional connection established in this way between surfaces e and c remains as a result of the self-locking of the thread of ring nut and threaded bushing and the tension of the torsion spring 13 [which acts as a torque on the Ring nut 12 transmits, retained even in the event of vibrations. Switching the surge arrester from the short-circuit position to the normal operating position is done by loosening and screwing back the ring nut in its starting position.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Surge arrester with a closed, drum-shaped housing as the outer electrode and an inner electrode which is concentrically surrounded by it and forms a spark gap with it, characterized in that the outer electrode (3) consisting of a metal cylinder (3c) with two mutually parallel end faces (3a, 3b) Via insulating bushes (4, 5) fastened in it, arranged displaceably on an axis (1) carrying the inner electrode (2) and one of the electrodes (2, 2, 3) The clamping device (10-16) locking the movement is mechanically connected.

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that the clamping device made of eic-sm fixed on the axis (1) annular support piece (14) with a stop pin (15), one between the support piece (14) and one Insulating bushing (4) of the outer electrode (3) as a threaded bushing (10) with an adjustable ring nut (12) formed axially displaceable slider and one pushed over the ring nut ^ r (12) pretensioned torsion spring (13) anchored at the end on the support piece (14) and on the ring nut (12) consists and that the ring nut (12) via the threaded bushing (10) of the slider with the Stop pin (15) is a lockable stop that blocks the rotary movement of the ring nut forms.

3. Surge arrester nac 'one of claims 1 or 2, characterized in that the outer electrode (3) is connected to a shield (Sb) via a membrane (8a) .